如果沒有海堤的保護，在海潮漲起并疊加臺風天氣時，上海這座城市會有一大半被淹在水下。這樣的城市格局，正是隨著大江大河流向變動，不斷修建海塘、反復向海要地的過程中發育形成的。

海堤這道界面的形態，代表著人如何處理自身與自然的關系。如今，面對海平面上升、風暴潮加劇等氣候變化風險，城市在進行海岸帶規劃的同時，需要拿出與可持續發展相匹配的智慧，時時檢視海堤工程，思考是否能遵循科學原理，實現安全和可維護，并在自然生態和社會經濟層面體現系統性價值。

上海老港海岸。周平浪 圖

放眼全球城市，這項工作的時間長度，實際遠超出一屆城市政府的任期。而不同學科的研究者和廣泛的利益相關方，則分布在各個領域。這意味著，管理機制層面，要確保各方能夠不斷探索，時時改進，持續行動，那么風險來臨之時，才會拿出最好方案。

澎湃研究所研究員嘗試梳理正在進行和亟須推進的海內外相關研究和實踐，希望能有助于提升城市應對相應風險的能力，降低未來災害發生的概率和相應的損失。

重新關注海平面上升

“你為什么會關心海平面上升？”華東師范大學生態與環境科學學院教授陳雪初反過來問澎湃研究所研究員。在他印象中，大約20年前，這個話題比較受熱議，后來逐漸不再為公眾所關注，如今大多成為專業討論的敘事背景。

1994年6月召開的中國科學院院士大會，提交了“中國科學院院士咨詢報告”總第1號，即《海平面上升對中國三角洲地區的影響及對策》。這份黃皮書是供國家高層領導和管理部門進行規劃決策的重要咨詢文獻。其前言明確指出：“海平面上升是一個緩慢過程，但長期的積累又足以對沿海經濟發展、市政建設和人民的生活帶來多方面的嚴重影響，這種影響比任何一種自然災害都要廣泛和深入。”

據諸多考古學者考證，距今約5000年前、分布在太湖流域的良渚文化，發展于成陸初期相對暖濕的背景下。而氣候變化導致降水增加，相對海平面上升至少半米。雖然良渚發展出發達的水利系統工程，建成長堤，但抵擋不了極端風暴事件的影響。洪水泛濫、土壤鹽堿化讓依賴濕地稻作的良渚文化突然走向衰亡，只在這片土地上留下1米多厚的洪泛層。

 1980－2023 年中國沿海海平面變化 來源：《2023年中國海平面公報》

雖然依靠自身取得的成就，人類很大程度上能避免重蹈良渚覆轍，但這20年來，海平面上升速度也更快了。上世紀90年代，根據多數學者計算，百年來全球海平面平均上升速率是1.5-2 毫米/年。而從1993年至2023年，這個數字是3.4毫米/年。受地面沉降和大洋環流影響，中國沿海海平面上升速率高達4.0毫米/年，且仍在加速。

中國也是全球低海拔地區人口最多的國家。據《2023年中國海平面公報》，2023年，中國沿海海平面較常年（1993-2011年平均值）高72毫米，處于有觀測記錄以來的高位。在沿海11個省、自治區、直轄市中，低于10米的區域面積約為12.6萬平方公里。包括島嶼在內，中國海岸線總長度3.2 萬公里，而大陸岸線長度為1.8萬公里。

1980-2023年中國沿海主要海洋站海平面變化  來源：《2023年中國海平面公報》

其中，地勢較低的區域對氣候—海面變化的響應更加明顯，最為典型的是長江三角洲和珠江三角洲。拿上海來說，過去20年，長江口的海平面上升平均速率是5毫米/年左右，疊加全市平均5毫米/年的地面沉降，相對海平面上升速度大約10毫米/年。這個數字已遠低于世界上大多數發生沉降的沿海地區，相比當地上世紀50年代的105毫米/年，更是堪稱奇跡般的進步，表明其常年堅持限制地下水開采、采用地下水人工回灌，以恢復土層彈性的地面沉降防治效果顯著。

但這些成就還遠不夠。隨著海平面上升加速，在海岸帶上發展的城市，還要應對更多復雜的挑戰。首先，這是一項長期工作，必定超越一兩屆城市管理者的任期。由于熱量已聚集在大氣和海洋中，即使全球的溫室氣體排放立即減少，人類也還要在至少幾十年里，面對海平面繼續上升的趨勢。

其次，災害的時空不確定性將更強。由于大氣變暖，風暴潮會更加猛烈。但風暴潮的空間分布格局，也會因氣候變暖而改變。以往在一地得到的觀測結論，未必適用于未來的情況。

另外，自然界中以往被人類忽略的線索，可能起到越發重要的作用。比如，有人認為，之所以冰川融化的速度如此之快，超過了氣候模型的預測結果，是因為北美發生的森林火災煙灰飄來，或是由于生物的影響，使冰川顏色變黑，進而吸收了更多熱量。

究竟該用怎樣的方法去應對？著名海洋地質學家、南京大學海洋地質學教授高抒認為，需要把管理任務放在不斷改進的框架內，不能采用“一刀切”的僵硬方法，而平時如果能以有效的方式，逐漸尋求最佳辦法，那么，當危機真正來臨的時候，就會恰好找到所需的解決方案。

從眼下的基礎設施來看，城市如何建設和維護海堤，或許正是上述系統性方法的最典型呈現。在這個人與海的界面上，需要科學研究、工程設計施工、社會管理、城市經濟發展規劃等各方面人員的協同，也同時存在科學和管理的難點。

一些基于自然的海堤建設案例，王昀根據資料整理

上海的海岸變遷與挑戰

在概括近兩千年長江河口發育的規律時，中國河口海岸學的奠基人陳吉余院士的說法是：入海口的南岸邊灘（上海市區）在不斷往東推展，沙洲發育，向北并岸。

具體而言，過去兩千年來，古今上海人利用河口三角洲向海淤積生長的規律，圍墾了上海 2/3 的土地。上海水利志記載，自三國時期，上海先民就在杭州灣北岸修筑海塘。唐、宋以來，海塘修筑規模逐步擴大。

據上海師范大學人文學院歷史系教授吳俊范《唐宋以來奉賢海岸帶的坍漲變化及農業生產活動響應》、《明初以來長江口南岸地理環境的變化與人類活動響應》兩則文章，從金山、奉賢、浦東南匯所處的杭州灣北岸看，唐宋時期氣候溫暖，海平面升高，奉賢潮侵嚴重，海岸內坍。人們建設海塘堰壩來阻擋咸潮入侵，塘體屢被風潮所毀，甚至局部塌陷并重修，但依靠海塘護衛，岸線并未大幅向內對進。而明清時期，氣候轉冷，奉賢海岸帶進入淤漲期，當地不斷修筑大型海塘，持續向東海推進，濱海農業區范圍不斷擴張。清中期時，南匯農人灌溉田畝要看風向行事，東南海上刮來的風容易帶來咸水，要盡量避免使用。由于灘涂淤漲較快，新的海塘不斷增筑，清光緒時南匯海塘下所建石洞甚多。奉賢淤漲岸段西界大致到奉城鎮，該處在民國初筑成一道新的圩塘，圩塘外的土地1940年代時已發育為農業區。

而長江口南岸的寶山、嘉定等岸段，明清時期常受強潮沖擊，岸線常處于坍進狀態。與之相應，各入海干河的出海口頻被人工堵筑。這與長江主泓南偏，加劇對南岸沖刷有關，而崇明島沙洲并岸成型，也使河口斷面縮窄，加大了江水對沿岸的沖刷力度。萬歷年間，建成的軍事堡壘寶山所城，康熙八年完全淪入江中，康熙三十三年建起的新寶山城，東面在雍正年間又面臨坍江之虞，幸而雍正十一年建起江東大海塘，不斷重修加固，康熙寶山城的主體才得以保全。而清后期關于強潮沖激江東海塘發生的險情亦常見于史料。

進入“人新世”之后，人類開始掌控生地化循環。向海要地的過程更為迅速。中國的海岸開發利用強度，無論在激烈程度和尺度上，在歷史和全球范圍都屬罕見，面臨的問題也更多更復雜。

比如，1984-2020年，上海在杭州灣北岸進行了多期潮灘圍墾。研究者測算，總面積達301.7平方公里，海岸線從150公里增加到185公里。其中，以1997-2015年浦東機場建設和1996 年至今的臨港新城建設影響最大。過程中，為促進南匯東灘的泥沙淤積和灘涂發育，實施了海岸硬質促淤工程，采用混凝土和透水巖石建造了T型促淤堤，攔截水流中的沉積物，促進泥沙在促淤區沉淀；并在海堤到促淤堤約100米范圍內，人為引種互花米草，期望借助其根系繁茂的特性，進一步促進泥沙淤積。

1990—2020年上海海岸帶岸線向海推進區域。圖片引自崔子奧、高郭平、陳潔等人 論文

2010年后，南匯東灘這些增加的濕地，大量轉為建設用地。據研究者測算，2010—2020年，上海海岸帶濕地面積減少32.08平方公里 ，建設用地面積增加92.92平方公里，后者則來自濕地和水體。與此同時，由于流域減沙等原因，長江口外，水下三角洲面臨嚴重侵蝕。上世紀80年代以來，長江大通站年輸沙量呈顯著下降。1980年代初期，其年輸沙量約4.8億噸；而近10年均值只有1.1億噸，減少了77%。

上海海灣國家森林公園，位于上海市奉賢區海灣鎮五四農場境內。王昀 圖

相對海平面上升本身也導致潮灘的可持續性受損。由此，杭州灣北岸也需應對相應一系列問題，如沉積物被沖刷、生態系統不穩定、生物多樣性減少等，以更好地抵御極端氣候事件的影響。

在眼前來看，這需要海堤更好地發揮作用，維護人類在海岸線上更長期的發展環境。“實施海岸帶保護修復工程，建設生態海堤，提升抵御臺風、風暴潮等海洋災害能力”。正是習近平總書記在2018年10月10日主持召開中央財經委員會第三次會議，研究提高我國自然災害防治能力時提出的。

上海已建設了超過500公里的海堤，并于 2019 年開展了海塘堤身去硬質化和生境化的改造試驗。同氣候變化一樣，這項工作需要長期關注。

海堤要怎么建

多年來，上海一直在針對極端氣候的可能性，提高防御標準。

為應對愈發頻繁和猛烈的風暴潮，需要建造更結實和更高的海堤。而海堤越高，要承受同樣的沖擊力，其加固就越難以實現，同時，在三角洲海岸實施的防護工程，也會面臨沉降等風險，維持其結構的成本將會指數級上升。此外，這些堤防還會阻擋沉積物的輸送和生物洄游，給當地生態系統造成負面影響。

更重要的是，未來海平面上升和風暴增強的幅度難以準確預測，而海堤工程的建設周期很長，如果人類立即開始為此而防護，那么在變化實際發生前，尚未建成的工程可能早已落后，甚至到了使用壽命結束的時候。那么，我們到底該怎么做？

綠色

如何將現有的海堤改建為綠色海堤？

“值得注意的是，綠色海堤的意思，不僅是對海堤進行綠化，使它好看一些，更重要的是，要利用海堤附近的生態系統來保護海堤自身，提高海堤的使用效率。”高抒教授指出。

生態系統的構建并不容易。高抒教授提到，雖然理論上，生態系統可以對海堤進行支撐和保護，比如，以鹽沼和紅樹林等濕地，來承擔一部分風浪沖擊，并可拓寬河流的空間，使其蓄滯能力提高。這樣既保護海堤自身，也從生態系統修復中獲得更多益處。但現實中，海岸侵蝕和海平面上升的作用，恰恰會令這些支撐海堤的濕地消失。也就是說，非防護重點處有潮灘，防護重點處無潮灘。

這就意味著，綠色海堤需要系統構建。在《防范未來風暴潮災害的綠色海堤藍圖》、《綠色海堤的沉積地貌與生態系統動力學原理：研究綜述》等文章中，高抒教授對此進行了詳細闡述。

要尋求留住濕地和灘面并使其為人類服務的方式，高抒認為，可以從轉變海堤結構和創造濕地生態位兩個視角著手。

針對未來風暴增水的防范，可在現有海堤以內一定距離之外，建設一道防范高水位淹沒的海堤，其標準采用未來的“200年一遇高水位”。由于外側海堤已擋住波浪，只可能有一部分海水越過外側海堤。兩道海堤之間的地帶有水無浪，內測海堤無需具備防浪功能。兩道堤之間的地帶可經過規劃，作為生態建設用地。這樣一來，把防浪和擋水的功能分開，可大大降低修建成本。

現有的海堤，其功能轉變為單一的“防浪”，因此，工程設計只需考慮海堤自身和堤前塊體的抗浪能力。而生態系統抗浪條件的培育，需要十年甚至更長時間。這就需要早動手，力爭在下次風暴到來之前，讓人工建造的鹽沼和生物礁生長到一定規模。同時，必須明確，這些人工鹽沼的建造不是為了圍墾更多土地，而是為了保障海堤安全。

具體則可以引入基于自然的適應性設計手段。比如，針對護岸邊坡，在潮灘難以存在的區域，采用生態混凝土砌塊等綠色環保材料，在海岸工程護坡上種植根系穩固牢靠、能抗擊風浪的植被；又或是在垂直海堤中建設懸崖池塘，底棲動物可在其中生存，后者可產生植物所需要的養分，以此使局部棲息地得到恢復。

另外，珊瑚礁和牡蠣礁，也是天然的綠色生態堤防。近年來，美國東部開始用牡蠣殼做海岸防護設施。在海岸投入從餐館回收的牡蠣殼，使牡蠣定殖后，自發生長為堤狀牡蠣礁，可起到防波堤作用。當然，這些方法的應用，都需要進一步研究，如何結合海堤去構建生態位，以及生態系統的穩定性。

重要的一點是，在生態綠色海堤的建設和維護過程中，需要支持來自不同學科研究者的觀測和研究。這些工作必須是長時段的。

圖片來源： 高抒, 2020. 防范未來風暴潮災害的綠色海堤藍圖. 科學, v.72, no.4 

社會

在理想愿景中，要建生態綠色海堤，需要設計和建設具有更強的抵御自然災害能力的城市系統：城市的建筑和道路能夠防范淹沒等災害的影響，居民區、商業區、工業區等空間布局也需要在這個框架中得到優化，讓一個城市擁有的生態系統價值不斷升值。聯系到近期頻發的一系列自然災害，這恰恰是目前需要在較短時間內解決的問題。

由此，需要把海堤系統納入規劃中審視，使其能夠為生態系統的構建做出示范。如今，海洋空間規劃納入由自然資源部主導建立的國土空間規劃體系。海岸帶規劃是其中唯一的國土空間涉海專項規劃，繼承和代替原來的海洋功能區劃和海島保護規劃，其聚焦解決海岸帶地區的陸海沖突，對海岸帶地區進行陸海統籌綜合管控和戰略功能引導。

2021年，全國省級海岸帶專項規劃編制工作已全面推開。新一輪國土空間規劃年限為2035年。在生態環境脆弱、社會經濟活動聚集的海岸帶城市，需要立足海洋發展基礎，充分考慮長周期的海平面上升對城市發展的影響。作為其中一項區域專項規劃，海岸帶退縮線規劃是針對海岸帶區域開發建設的控制規劃。對海岸帶區域，腹地的社會經濟發展、區域的災害風險以及區域生態環境的保護，都需要在退縮線的編制和實施中去考慮。

就上海來說，上海城市總體規劃2035中，涉及的城市開發邊界劃定，也可視為納入氣候變化的風險的考慮。至 2035年，城市開發邊界內建設用地在全市建設用地總規模中的比例達到 80% 以上；城市開發邊界外建設用地由現狀868平方公里減少到600平方公里。聯系總規中的圖集可見，城市開發邊界大多相對處于內陸。因此，某種程度上，減少邊界外建設用地，是對瀕臨海岸的用地做騰退。

以這個維度而言，將處于邊界外的建設用地收攏到邊界之內，可優先考慮對那些氣候變化影響最顯著的區域進行調整。現在，經常受淹的地方，屆時會面臨更大的風險。如生態學者象偉寧所言，有些地方需要退給自然。

從海岸帶退縮線規劃來看，很多時候，海堤被作為城市開發邊界，但實際上，在條件允許的情況下，可以讓開發邊界再向后退。在海堤和開發邊界之間，引入林地、農田或水域等，這樣可以大大增強一地的韌性。如果能留出更大的緩沖空間，就能應付更大的風暴潮。

另外，海岸帶規劃工作本身，也需要開展更大范圍的公眾參與。作為大氣、海洋和人類的界面，海岸帶本身也是一項重要的公共資源，需要讓市民充分意識到自身所在的城市與海洋的關系，能夠表達對海岸帶保護與利用的設想。尤其是，生態綠色海堤的營建與維護，需要讓人更多地能看到和思考。

同時，基于海岸帶規劃，城市也可開展更多基于自然的城市設計活動，以此撬動更多的青年創新和創意力量，一起來設計海堤生態系統——這是對城市至關重要的海岸帶界面。其中也需要開辟更多自然教育的空間，讓更多青少年參與其中。這種廣泛的認同感和參與度，可以促成生態海岸帶的良性循環。比如，面對候鳥經過的海洋、海堤和海岸帶，觀鳥者會對生態有更深的理解，會將自身的更多資源，投入相關可持續發展的工作中。其后，與之對應的公眾響應機制，就可以建立起來。

也就是說，必須結合社會和經濟的視角，這就需要從規劃層面來切入。正如高抒教授所說：“管理的優化，首先是資金上的優化，它應是最節省、效果最好的。其次是社會經濟的優化，從整個社會來看，要萬無一失地治理氣候變化影響下的海岸帶，既無可能，也沒必要。如果采取一項措施后，社會不得不承受更大的生態和經濟損失，那就得不償失了。”

科學決策

包括建設和維護海堤在內，城市應對氣候變化和海平面上升等問題，最后還需要運用科技的力量，大力發展人工智能的應用研究。這是高抒教授所持的觀點。

他認為，首先，是需要借此更好地認識問題，即海堤所處的自然環境。數據驅動和機器學習的方法，在許多人工系統的運行中已經得到了很好的應用。但自然系統，或再加上人類活動影響的耦合系統，是典型的復雜系統，目前人工智能尚未達到游刃有余地加以處理的程度。

這需要各個專業的合作，共同推進人工智能技術的提高，進而使用人工智能技術提高自然科學研究水平，發現更多更好的科學問題，并且通過計算機的輔助，更好地將科學理論與數據統計相結合。

更重要的現實問題是，氣候變化的時間尺度，會超過通常為5-10年的人類自身制定計劃的尺度，包括政府部門的換屆考核。這需要通過相應的管理機制，來確保能夠長期有效應對。

由此，人工智能更是一項重要的管理工具。利用人工智能，可以改善管理。對各種管理措施在實施之前，進行比較徹底的預估，防止管理失誤。在沒有較大失誤的情況下，讓管理逐漸得以改善，最終達到較高的水平。

比如，可以讓海堤的建設和維護，能夠分步驟實施，并有及時調整的空間。甚至，類似保險精算的原理，在風險極大、成本極高的時候，人工智能可以通過數據和信息，做出撤退的建議。人類只需要判斷，是否需要采納這一建議。

“人類對氣候變化的適應，是多層次、多視角的。需要從各個層面加以考慮，然后采取可行的、優化的策略。”高抒教授說。

他認為，未來采取多學科交叉融合的方式，對于擬采取的措施，從科學原理、可行性和系統優化三個角度，進行深入研究，才能高效地解決氣候 - 海面變化的應對問題。而在這方面，科學和管理的難點并存，需要科學研究、工程設計施工、社會管理、城市經濟發展規劃等各方面人員的協同。“人類社會還有時間來做到這一點。因為，海平面變化現在剛露出了一點端倪，其最大效應還將在未來幾十年乃至更久的時候出現。”高抒教授最后說。

海報設計 白浪

--------------

澎湃城市報告，一份有用的政商決策參考。

由澎湃研究所團隊主理，真問題，深研究。用“腳力”做調研，用“腦力”想問題，用“筆力”寫報告。